太阳能充电器论文

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1、目录摘要1第1章绪论31.1课题背景31.2光伏发电技术现状41.2.1国外技术现状51.2.2光伏路灯控制器技术的现状41.3设计指标51.4设计思路5本章小结5第2章方案选择与单元电路的设计62.1方案选择与方框图62.1.1方案选择62.1.2方框图62.2太阳能充电器电路的原理72.2.1太阳能电池72.2.2单片机电路介绍82.2.3锂蓄电池的充电特性122.2.4控制器充放电电路132.2.5液晶显示电路142.2.6报警电路设计152.2.7 PADS 简介162.3本章小结18第三章锂蓄电池电压电流的检测 193.1锂蓄电池电压的检测193.3本章小结20第四章系统软件设计 2

2、05.1设计思路205.2系统主程序流程205.3初始化子程序205.4 A/D转换子程序225.5显示子程序 225.6本章小结22结论23致25参考文献26附录1程序27毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指 导下进行的研究工作与取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致 的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含 我为获得与其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过 帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了 意。作者签名：日 期：指导教师签名：日 期：使用授权

3、说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定， 即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权 保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利 为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。作者签名： 日 期：学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的 个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明

4、的法律 后果由本人承担。作者签名：日期： 年 月 日学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学 位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要化石能源的日益枯竭、人们对环境保护问题的重视程度也在不断提高，寻找洁净 的替代能源问题变得越来越迫切。太阳能作为一种可再生能源它具有取之不尽、用之 不竭和清洁安全等特点，因此有着广阔的应用前

5、景，光伏发电技术也越来越受到人们 的关注，随着光伏组件价格的不断降低和光伏技术的发展，太阳能光伏发电系统将逐 渐由现在的补充能源向替代能源过渡。使用手机的人都有过这样的经历，外出或旅游时电池突然没电了，因不能与时找 到或没有220V市电而无法给手机充电，影响了手机的正常使用。为了解决这一问题， 本课程设计介绍一种多用太阳能手机充电器，利用单片机控制，将太阳能经过电路变 换为稳定直流电给手机充电，并能在电池充电完成后自动停止充电，还可作为一般直 流电源使用，从而摆脱对市电的依赖而获得通信的自由。与常规的充电器相比，太阳 能充电器有着明显的优势。关键词：太阳能，电池，单片机，智能AbstractI

6、ncreasing depletion of fossil energy, its emphasis on environmental protection are also rising, look for clean alternative energy issues become more urgent. Solar energy as a renewable energy it has an inexhaustible and clean and safe and so on, so have a broad application prospects, photovoltaic po

7、wer generation technology is more and more attention, with the PV module continue to lower prices and photovoltaic technology, solar PV systems will gradually supplement the energy from the current transition to alternative energy.People who use mobile phones have had the experience, go out or trave

8、l no electricity when the battery suddenly, and because they can not be found or does not timely 220V electricity and not to charge their cell phones affect the normal use of mobile phones. To solve this problem, the course design introduces a multi-purpose solar charger, use MCU control, will trans

9、form solar energy through the circuit to stabilize the direct current to charge their cell phones and can charge the battery automatically stops charging after, but also as a general DC power use, so get rid of dependence on electricity obtained the freedom of communication. Compared with the conven

10、tional charger, solar charger has a clear advantage.Key words: solar energy, battery, single chip, intelligent,第1章绪论1.1课题背景能源是经济、社会发展和提高人民生活水平的重要物质基础，能源问题是一个国 家至关重要的问题。随着科学技术和全球经济地飞速发展，对能源的需求也在日趋增 长。自20世纪70年代的世界石油危机以来，人们才真正意识到，化石燃料的储量是有 限的，能源危机迫在眉睫。从全球来看，已探明的可支配的传统能源储量在不久的将 来即将耗尽，能源问题的突出，不仪表现在常规能源的匮

11、乏不足，更重要的是化石能 源的开发利用对牛态环境的污染破坏：大气中的颗粒物和二氧化硫浓度增高，局部地 区形成酸雨。而每年排放的大量二氧化碳带来的温室效应，使全球气候变暖，自然灾 害频繁。常规能源在给人类社会带来飞速发展的同时，也在很大程度上使人类社会面 临着前所未有的困难和挑战。这些问题最终将迫使人们改变能源结构，依靠科技进步， 大规模地开发利用可再生洁净能源，实现可持续发展。虽然在可预见的将来，矿物燃料仍将在世界能源结构中占有相当的比重，但人们 对核能以与太阳能、风能、地热能、水力能、生物能等可再生能源资源的利用日益重 视，在整个能源消耗中所占的比例正在显著地提高。其中，太阳能作为一种新型的

12、绿 色可再生能源，与其他新能源相比，是最理想的可再生能源。太阳能利用辛要有光热 利用和光伏发电利用这两种主要形式。我国低温光热利用已经具有可观的规模，相关 技术研究也比较成熟。光伏利用近期在世界围高速发展，所谓“光伏发电”是直接将 太转换为电能的一种发电形式。光伏发电具有取之不尽且无污染等优点，日前在我国，光优发电主要应用在如下 领域：西部偏远地区电力供应、通讯与交通设施、气象台站、航标灯和照明路灯。光 优发电的照明路灯应月J具有节能性、经济性和实川性等优点，在众多应用领域中具 有最广泛的发展前景。本课题为研制一套独立光伏电源控制器，廊州于LED路灯照明 系统。通常独立照明系统由太阳能电池、蓄

13、电池、充放电控制器和负载LED组成。由 于系统的稳定性严格受到蓄电池和LED寿命的影响，本课题研制的充放电控制器通过 实时监测系统允放电回路的相关信息，确定相应的允放电策略，实现了稳定太阳能电 池输出、优化蓄电池充电方法和保护蓄电池与负载的目的，最终提高了太阳能电池的 利用率和整个照明系统的可靠性。1.2光伏发电技术现状1.2.1国外技术现状太阳能是用之不尽的清洁能源，当今世界各国特别是发达国家对光优发电特别重 视。2008年世界太阳能光优发电装机总容量达到5. 6Gw。目前，太阳能光优发电主要 集中在日本、欧盟和美国，其太阳能光优发电量约占世界光优发电量的80%。今后太 阳能光优发电系统主要

14、围绕高效率、低成本、长寿命、美观实用等方向发展。专家们 预测到2050年，太阳能光优发电在发电总量中将占13%.15%，到2100年将约占64%。 我国光优组件生产能力逐年增强，装机容量逐年增加，2007年累计容量达100MW。 2005. 2010年，我国的太阳能电池主要用于独立光优发电系统，发电成本到2010年将 约为1. 20元/(kw.h)； 20102020年，太阳能光优发电将会由独立光优发电系统转 向并网发电系统，发电成本到2020年将约为0. 60元/(kw.h)。到2020年，我国太阳 能光优产业的技术水平有望达到世界先进行列。1.2.2光伏路灯控制器技术的现状光优电源路灯控制

15、器是光优发电系统进行控制和管理的设备。在欧美、日本和 美国，并网发电技术已经相对完善，对于光优电源控制的研究主要集巾在改进逆变器 的拓扑结构，优化控制策略，孤岛效应的检测和解决、降低系统能耗，提高系统_丁作 效率等问题上。国具有代表性的光优发电系统专用逆变器制造商有、日佳、自动化研 究院、恒电、冠II、计科等企业。中科院电工所、自动化研究院、索英、日佳、计科 等氽业开发出的并网逆变器都在实际工程中得到了应用，性能和效果良好。在独立光优发电系统中，电源控制器是整个系统的核心、组成部分，负责对储 能设设备的充电和对负载的放电任务。目前日本、德国、美国等发达国家外对于独立 光优系统电源控制器的研究辛

16、要侧重在以下三个方面：提高太阳能电池的输出功率、 完善蓄电池允电策略和提高系统稳定性。通过研究不同的电路拓扑结构和先进的控制 算法，在太强度、太阳能电池温度以与负载改变的情况下，尽可能使太阳能电池时刻 保持最大输出功率状态，即实现最大功率点跟踪(MPPT)。蓄电池允电策略直接影响到 蓄电池的寿命，研究智能化的充电方法，提高蓄电池的充电接受率，减少充电时问， 对于整个光优系统的工作状况具有重要意义。独立光优系统的虑川环境一般比较恶 劣，如何提高系统稳定性也是当前所有光优电源控制器研究者最急需解决的问题之然而，现已研制出来的光伏电源控制器还存在许多急需解决的问题。实际上，在 MPPT技术的使用和蓄

17、电池充电策略的优化之问存在矛盾冲突，能源利用效率较低，蓄 电池充放电方式的不合理，对蓄电池的保护不够充分，这些都是目前市场上电源控制 器普遍存在的问题。为了对太阳能光伏资源进行全面的开发和利用，控制器的稳定性 和可靠性也有待进一步提高。1.3设计指标本设计的设计要求指标如下：1、锂蓄电池电压的检测2、太阳能电池电流的检测3、充放电控制电路的检测4、自动报警电路1.4设计思路本文设计了一种基于单片机的太阳能路灯控制器。采用PWM脉冲调制控制保护 技术。充放电控制器是太阳能路灯的核心部件，针对锂蓄电池充电的特殊要求，本文 巧妙地采用简单电路检测充放电电压电流、软件补偿用于检测的小电阻的温度效应，

18、省却硬件补偿的费用，降低了成本。由单片机根据采集到的充放电电压电流参数，发 出各种摔制信号，实现充放电控制，使充放电系统能稳定何效地运行。为了保护电路 本产品还利用二极管和蜂鸣器设计了报警电路。如果用户把充电池接反了电路会实现 自动报警来提醒用户。1.5本章小结通过查阅资料了解太阳能路灯充放电控制器的国外发展前景。以与介绍课题 的各项检测指标和设计思路等。第2章方案选择与单元电路的设计2.1方案选择与方框图2.1.1方案选择由单片机根据采集到的控制器的充放电电压电流参数，发出各种控制信号。实 现充放电控制，是使充放电系统能稳定有效地运行。更好的保护了锂电池。延长整个 太阳能路灯系统的使用年限。

19、2.1.2 方框图太阳能路灯充放电控制器的电路框图2-1所示。太阳能电池板接收光照并把太阳 能转化为电能，通过充放电控制器为锂蓄电池充电。图2-12.2太阳能充电器电路原理2.2.1太阳能电池（1）太阳能电池的种类太阳能光伏发电系统是利用光生优打效应原理制成的太阳能电池将太阳能直接 转换成电能的。太阳能电池单体是用于光电转换的最小单元。它的尺寸约4平方厘米 到100平方厘米。太阳能电池单体工作电压为0.45 0.50优，一般不能单独作为电 源使用。将姗能电池单体进行串联，并联和封装后，就成为太阳能电池组件。它的功 率从几瓦到几百瓦，可以单独作为电源使用。太阳能电池再经过串联，并联并装在支 架上

20、，就构成了大阳能电池方阵。它可以输出几百瓦，凡千瓦或更大的功率，是光伏 电站的电能产生器。常用的太阳能电池主要是硅太阳能电池。目前世界上有三种己经 商品化的硅太阳能电池:单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池。单晶硅太阳电池是当前开发最快的一种太阳电池，它的结构和生产工艺已定型， 产品已广泛用于空间和地面。这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料，纯度要求 99.999%。为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒， 材料性能指标有所放宽。单晶硅太阳能电池的制造成本最高，但光电转化效率也最高， 最高的达到24%。目前多晶硅太阳电池使用的多晶硅材料，多半是含有大量单

21、晶颗粒 的集合体，或用废次单晶硅材料和冶金级硅材料熔化浇铸而成，然后注入石墨铸模中， 待慢慢凝固冷却后，即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太 阳电池片，可提高材料利用率和方便组装。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳 电池差不多，其光电转换效率约12%左右，稍低于单晶硅太阳电池，但其材料制造简 便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。（2）太阳能电池的保护光伏系统在运行中要注意对太阳能电池组件（俗称太阳能板）的保护。这种保护分 为两类机械化学方面的保护和电方面的保护。机械化学方面的保护是指在封装与安装 太阳能板的时候要考虑其防腐，防风，防雹，防雨的能力电方面的太阳

22、能光伏发电系 统的基本组成与基本原理保护是指连接旁路二极管，连接防反充二极管等。在一定的 条件下，一个串联支路中被遮蔽的太阳能电池组件，将被当作负载消耗其它有光照的 太阳能电池组件所产生的能量。被屏蔽的太阳能电池组件将发热，这叫热斑效应。为 了防止太阳能电池组件由于热斑效应而受到破坏，需要在太阳能电池组件的正负极间 并联一个旁路二极管。在太阳能板的保护中还用到一种防反充二极管，又称阻塞二极 管，其作用是避免由于太阳能板在阴雨天和夜间不发电时，或太阳能板出现短路故障 时，蓄电池组通过太阳能板放电。防反充二极管串联在太阳能板中起单向导电作用。 大型系统中还要防雷。2.22单片机电路介绍单片机控制电

23、路图本次设计本人采用了 STC12C5408AD单片机.该单片机是宏晶科技生产的单时钟机 器周期的单片机，是高速低功耗超强抗干扰是新一代8051单片机，指令代码完全兼 容传统8051，但速度快8-12倍，部集成MAX810专用复位电路，四路PWM，8位高速 10位A/D转换，针对电机控制，超强抗干扰。STC12C5408DA 管脚图P2.2vccP23P2.1PWMZPCA2/P20P3.0/RkDADC7/SCLKT1.7P3.1/TxDADC6/MIOS/P1.6XTAL2ADC5/MOSLP1.5XTAL1ADC4/SS/P1.4P3.2/INT0ADC3/PL3P3.3/1NT1ADC

24、2/P1.2Pg/TOECTCLK0UT1/ADC1T1.1P3，T1/PCA1/PWM1CLKOUTO/ADCO/Pl.OP2 一*PCA3/PWM3PWT40/PCAO/P3.7P2.5P2.7GndP2.6暂梆编号说明LQEP32.MPJ2沁？2WEED 噂somripioiPCL&16株:BL。口 PQRTQ0PO.lKfriSLan PQKTOI19 3株酒19 口 PQTLTO1POJ523株IBD口 PQHTO习CLEOUTDIdIS1231.0麻* 口 PORTICOADCOADC WASiti-3CLKorra定就罚兼湖。的理坤艳出司 i&ll 漫.瑕AME_CLKOEO枝/

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28、一段iStfi入跟，接外抑脂乐 的一个引.脚-当取辎憧用弥部stw肘.史引 脚避船卸甜神罪的幼无媒.5?TALJ354内削叫虹电踌反裾成大55的粮由耕一松界都品 揖何月一岑-当番使用外部3抻犁时，坷;3| g可浮此时Km口史豚梅XIAL1输入网明例 出了蝴由.VCG如阳2S部Wiff1410他的管脚说明图、具体的单片机说明我这就不说了.如果要对该单片机进一步了解，请上宏晶官网.mcu-memory./2.2.3锂蓄电池的充电特性锂蓄电池选用锂离子电池。锂电池具有重量轻容量大无记忆效应等优点，因而得到普遍应用。锂电池的能量密度很高，它的容量是同重量的镍氢电池的 1.5-2倍，而且具有很低的自放电

29、率。此外，锂电池似乎没有记忆效应以与不含 有毒物质等优点。但是对于锂电池的充电过程，要比较严格的。影响蓄电池寿命 的因素有：放电深度，过充电程度等。在光伏系统中蓄电池的放电深度不是恒定的， 它随天气状况和季节而变。在天气晴朗的夏日，蓄电池放电深度小；在天气阴沉的冬 日，蓄电池放电深度大。过充电程度也随季节天气变化，在冬季，蓄电池可能从没充 满过，在夏天，蓄电池可能经常是满的。为了延长蓄电池的寿命，必须合理的控制蓄 电池的放电与充电。当蓄电池放电到一定程度时，应停止放电，防止过放电减少蓄电 池寿命；当蓄电池充电到一定程度时要停止充电和减小充电电流，防止不合理的过充 电对蓄电池造成损害。锂蓄电池的

30、充电曲线如图2-2图2-2锂蓄电池充电曲线锂蓄电池的充电过程：（1）如果开始充电时，电池电量很低，那么必须用小电流（大概0.24A）开始充电， 即涓流充电。如果电压高于5V就不必进行这个步骤。（2）当电池电压大于5V可以开始大电流充电，恒流充电。随着充电的进行，电池电 压逐渐升高。（3）当电池电压达到或接近充满电压（如5V左右）时，则要开始转入恒压充电：当 电流减少到大概0.25A左右，则停止充电。2.2.4控制器充放电电路充放电电路图如图2-3。图2-3控制器充放电电路图单片机的PWM控制充，放电驱动Q1和Q2。(1)当蓄电池电压处于正常情况下，单片机控制的充电驱动三极管管Q1(2N5551

31、)为高电平导通，三极管Q1导通，此时太阳能电板想蓄电池恒流充电；当蓄 电池电压达到5V时，单片机控制充电驱动Q1为低电平时，Q1截止，通过控制占空比， 使Q1实现通断控制，此时处于恒压浮充状态；当电流下降到某值时，进行恒流充电； 但蓄电池电压达到设定的过充点5V时，再进行恒压涓流充电；涓流小到某一值，单片 机控制的充电驱动Q1进行短路保护；当蓄电池电压下降到某设定值时，Q1重新导通， 恢复为正常充电状态。2.2.5液晶显示电路液晶显示电路图管脚功能1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：VSS为电源地第2脚：VDD接5V电源正极第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接

32、地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度）。第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择 指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写 操作。第6脚：E（或EN）端为使能（enable）端。第714脚：D0D7为8位双向数据端。第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。1602B外观如下图所示：2.26报警电路设计为了能使有效地保护电路.本产品还设计了蓄电池反接报警电路.主要利用到二极管 的单向导电特性来实现.该设计还有一个功能就是当用户把电充满的时候他也会实

33、现 自动报警来提醒用户电已充满.请用户注意。具体电路图如下2.27PADS 简介PADS Logic是一个功能强大的、多页的原理图设计输入工具，为PADS Layout （原PADS Layout （PowerPCB）提供了 一个高效的、简单的、前端设计环境。PADS Logic提供 了在没页进行快速的存取、在线元件编辑和方便的库管理，以与快速的帮助向导。与 PADS Layout完全的集成提高了原理图设计到PCB设计的转化效率，PADS Logic允许 您快速地识别相应的元件和放置和精确度。1印制线路板的设计（1）印制线路板的条件1）具备电路原理图；2）已知印制线路板板面需要容纳的电路以与该

34、电路各种元器件的型号，规则与 尺寸；3）明确各元器件和导线对印制板板面安排的特殊要求；4）确定印制线路板在总体布局中的位置与其连接形式以与对印制线路板板面的 尺寸限制或是要求等；（2）元件布局：就一般情况而言，元件布局应从以下几个方面考虑：1）面上的元件应按原理图顺序成直线排列，并力求安排紧凑，密集，以缩短引 线。这对高频和宽带电路更为必要。2）能采用单面板的尽可能使用单面板，即元件尽可能布设在印制板不焊接的一 面，以便加工和安装。3）对双面板或是多面板，元件放置的位置应与相邻印制导线交叉，特别是电感 器件，以防止电磁干扰。4）元件表面温度超过125摄氏度时，不应与基板接触。防止热量通过传导，

35、对 流与辐射等而影响其他元件，并注意加用散热器和远离热敏元件。5）圆形元件不易跨在金属化通信孔上，以利于焊接时孔热空气的流通。变压器或是类似的大电感器件，应定向放置或用屏蔽罩，以减少对临近元件的干扰。6）在保证电性能合理的原则下，元件应相互平行或是垂直排列，以求整齐，美 观。一般不宜将元件重叠布置，如必须重叠跨接时，应考虑加固措施。2布线布线是实施印制板线路设计的最后阶段，要使电子电路获得可能的最佳性能，封 装期间的布置和导线的布设是很重要的。为了使设计者设计出质量好，造价低，加工 周期短的印制板，特别提出下列原则和要求，供大家参考。（1）布线原则1）一般应将公共地布置在最边缘，便于印制板安装

36、在机壳上，也便于与机壳连 接。2）单面板印制板上的导线不能交叉，因此迫使导线绕道或是平行布设平行线越 长，不仅会使引线电感增大，而且导线之间，电路之间的寄生耦合也会增大。3）对外连接宜采用接插形式的印制板，为便于安装，往往将输入，输出，反馈 电线和地线均匀的平行排列为插头。4）印制板上每级电路的地线，在许多情况下应自成封闭回路，这样会减小级间 的低电流耦合。5）印制导线需要屏蔽，但要求不高时，可采用印制屏蔽线，屏蔽网等屏蔽措施。（2）.布线要求1）印制导线可以布置成单面，双面或是多面，但应首选单面，其次是双面。仍 然不能满足的时候再考虑多层。2）作为电路的输入和输出两端用的印制导线应尽量避免相

37、邻平行，以免发生电 流反馈，在这些导线之间最好加接地线。3）在布线密度比较低时，可加粗导线，信号线的检举可适当加大。4）印制导线的布局应尽可能短，特别是电子管的栅极，半导体管的基极和高频 回路等更应这样。5）印制导线拐弯一般为圆形，而直角和尖角在高频电路和布线密度高的情况下 会影响电气的性能。6）对高、低电平悬殊很大的信号线应尽可能短，并且加大间距。7）印制导线在不影响电气的基础上，应尽量采用大面积铜箔。3.PCB 图（1）经过3个多小时候的不屑努力，和本人的顽强精神，一块完美的PCB图展现在我的电脑显示器上。PCB图如下;2NahI-2.3本章小结本章主要是介绍课题的方案选择，确定课题方案后

38、。仔细分析方案。整理出方案的 方框图，并重点分析介绍系统中的每个重点模块。第三章锂蓄电池电压电流的检测31锂蓄电池电压的检测STC12C5408AD单片机带有8路10位A/D转换器，转换器的输入电压围为：05V, 转换后相应的数字量围：0255。将蓄电池电压Vd的最高值定于5V,利用电阻分压的 方式将其转换为05V。电路如图4-1图4-1Vi=R2/(R1+R2)XVd，取R2=10 KQ, R1=10 KQ,代入数值则由Vi=1/2Vd 故蓄电池电压：Vd=Vi*2；A/D转换数字波动围为1LSB。故电压测量波动围0. 1V。3.2本章小结主要介绍的课题检测的指标的各种方法，在检测蓄电池电压

39、的检测用到STC12C5408AD单片机的10位A/D转换器。在电流的检测时用到小电阻补偿的方法，使检测结果精确。第四章系统软件设计5.1设计思路以单片机为核心的控制软件具有实时性、灵活性、通用性与运行可靠性的特点， 现在对太阳能充电控制器软件的设计思路介绍如下：1、首先主程序要完成系统初始化，为了在初始化的过程中，防止中断的意外到来， 应在主程序的开始处先关闭中断，完成初始化后，再打开中断。2、由于本系统是5V自动识别，因此要在程序中必须判别。具体为，当蓄电池两端电 压大于5V时，满足5的系统，否则为5V系统，判别系统后转到相应的程序处继续执行。3、在有太阳处理程序中，要判断蓄电池的两端电压

40、，在决定是否采取充电控制，充 电控制方式采用PWM控制。并有指示灯时刻现实蓄电池两端电压处于何种状态，让用 户一目了然。4、具体的程序见附件5.2系统主程序流程主程序流程图如图5-1所示电池充电YesNo初始化充电子程序电源子程序开始结束图5-1系统主程序流程图5.3初始化子程序在初始化程序中，主要对STC12C5408A D的系统资源，包括定时器、中断、串行通 讯等初始化工作，还有对液晶的的驱动等等5.4 A/D采集子程序A/D转换结果的读入采用查询方式。通过查询端口的信号来判断转换是否结束； 10位的转换只需一次读取，就可得到结果。对于温度信号一般来说是缓变的，通过单 片机的软件编程，采用

41、查表法实现，不同的温度对应不同的过充点，其他点位按照电 压差值依次与过充点对应。具体程序见附件5.5显示子程序在显示程序中.完成发光二极管LED的显示功能。通过检测蓄电池两端的电压， 确定LED的电位高低，使LED直观地显示红色、橙色或绿色。5.6本章小结通过前面几章对系统硬件的分析，本章仔细分析了系统的另一大模块，软件部分。要 求硬件与软件相对应，烧入程序后控制器满足课题的各项设计指标。标志着课题设计 的圆满成功。结论由于能源的日益紧，引起人们对太阳能应用的热潮，由太阳能极板、充放电控制 器、蓄电池等构成的产品都有了相对成熟的发展，国外很多专家也在这方面做了深入 的研究。本论文就太阳能充放电

42、控制器对蓄电池的充放电方式、控制器的功能要求和 实际应用方面做了分析，完成了硬件电路设计和软件编制，实现了对蓄电池的科学管 理，并将其应用到太阳能家庭用电系统中。论文的主要工作有：1、对锂蓄蓄电池的充、放电过程、影响铅酸蓄电池使用寿命的各种因素作了分析， 确定了太阳能充电控制器的总体设计方案。2、完成了控制器的硬件设计、电路板的绘制，电路的焊接。实现控制器通过对单片 机STC12C5408AD的PWM输出来控制开关MOS管的通断，从而控制充电放电。3、在硬件设计的基础上，对太阳能充电控制器进行了软件编程，实现对蓄电池的保 护以与过载检测等。4、将充放电控制器应用于太阳能手机充电器系统，设计整个

43、系统的总体方案。本论 文在软硬件设计上仍有很多需要完善之处：5、在PCB板的元件布置和布线上要更加合理，以便减少干扰的引入。6、本论文所采用的软件编程思想，还需要进一步在实际的运行中验证其稳定性与可 靠性。7、延长蓄电池寿命目前还没有一个最好的方式，如何进一步保护蓄电池，采用更优 的控制方法需要更进一步的研究。经过一周的努力.太阳能充电器几乎完成了，虽然还存在一些瑕疵，但是我相信 以后不断地努力会有进步的。在这次的做板过程中与遇到了前所未有的困难，最后在 老师和同学的帮助下还是解决了。在这里我非常感帮助我的老师和同学。同时我也大 胆地将我的产品上传到这里给大家一起分享。成品图如下：致本课题在选

44、题与研究过程中得到叶俊明老师的悉心指导。老师们多次询问研究进 程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拔、热忱鼓励。老师一丝不苟的 作风，严谨的态度，踏踏实实的精神，不仅受我以文，而且教我做人，对老师的感激 之情是无法用语言来表达的。在此，我还要感我们组员王娜同学和黄宇同学，正是由于你们的帮助和支持，我 才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。通过这次实训设计，是我得 到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基 本原理、单片机应用系统开发过程，以与在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向 前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。不积

45、跬步何以至千里， 本设计能够顺利完成，在此向电子科技大学电子信息工程系给我这次实训的机会。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入可提到论文的顺利完成， 有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的意！最后 我再次感指导老师的关心和帮助以与在本次实训中帮助我的所有以前帮助过我的老 师和同学，是你们的帮助和支持，让我完成了本次实训，祝你们身体健康万事如意！参考文献1 叶俊明.单片机实验指导书2 邓长生太阳能原来应用3 王连英，永生，模拟电子技术.4 金焕，等.一种独立光伏系统设计的新方法.太阳能学报，1995.5 垛生.太阳能发电原理与应用M.人民邮电，20076

46、秀国.单片机程序设计基础M.航空航天大学，2003.7 周立功，夏宇文.单片机与CPLD综合应用技术M.航空航天大学，2003.8 郭天祥单片机原来与应用附录1显示程序#include STC12C5410ad.h”#include #include define.h#include stc_eeprom.h”#include ad.h”#include writejing.h#include pvgz.h#include init.h”void int_t1() interrupt 3(TH1=(65536-50000)/256; /定时器初始化TL1=(65536-50000)%256;t

47、1_num+;t1_numgz+;if(t1_num=二jcjg)/检测电池板周期(t1_num=0;flag_t1gz=1;if(t1_numgz二二jcgzjg)/检测过载恢复周期(t1_numgz=0;flag_t1gz=1;void main()(init()；while(1)(if(flag_pv=1)(/当有太阳能电池板时进入这里v_temp=Ad_Av(1)；if(v_temp=qyhf)( /一直等待欠压恢复checkpv();if(flag_pv=1)(pwm_1();/打开充电cdd=0; /打开充电指示fcd_z(); /按键检测fcd_j();func();diqynu

48、m-；if(diqynum0)/报警指示(didi(3)；delay(10000)；elsediqynum=1；didi(1);/欠压恢复时开启负载 fz_on;delay(1);fzd=0;P1M0=0X8F;/00000111P1M1=0XC1; /00000111flag_fz=1;delay(1000);qyd=1;pwm_a=20;if(v_temp=qy&v_temp二gygd)( /正常工作电压区间qyd=1;if(v_tempfcdy&v_tempgddy)(/判断是否过压pwm_0(); /过压后关闭充电 cdd=1;else(v_temp=Ad_Av(1);if(v_tem

49、p=qyhf)(/等待欠压恢复checkpv(); /检测电池板 if(flag_pv=1)(pwm_1()；/打开充电cdd=0；/打开充电指示fcd_z()；/检测按键fcd_j()；func();diqynum-;if(diqynum0)/报警指示(didi(3);delay(1000);elsediqynum=1;didi(1);fz_on; /欠压恢复时重新开启负载delay(1);fzd=0;P1M0=0X8F;P1M1=0XC1;fz_off;fzd=1;flag_fz=0;while(!(Ad_Av(1)二gyhf)(/等待过压恢复fcd_z();/按键检测fcd_j();fu

50、nc();diqynum-；if(diqynum0)/报警指示(didi(3)；delay(1000)；elsediqynum=1；didi(1);fz_on;/过压恢复时开启负载delay(1);fzd=0;P1M0=0X87;P1M1=0XC9;fz_on;/过压恢复时开启负载delay(1);fzd=0;P1M0=0X8F;P1M1=0XC9;flag_fz=1;delay(1000);gyd=1;checkpv(); /检测电池板电压checkgz();/检测过载状态fcd_z();/检测按键fcd_j();func()；学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指

51、导下进行的研究工作所取得的 成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的容和致的地方外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式注明并表示感。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者（本人签名）：年 月 日学位论文出版授权书本人与导师完全同意中国博士学位论文全文数据库出版章程中国优秀硕士学位 论文全文数据库出版章程（以下简称“章程），愿意将本人的学位论文提交“中国学术 期刊（光盘版）电子杂志社”在中国博士学位论文全文数据库中国优秀硕士学位论 文全文数据库中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编NKI

52、中国知识 资源总库在中国博硕士学位论文评价数据库中使用和在互联网上传播同意按“章 程”规定享受相关权益。论文密级：口公开口（年月至年月）（的学位论文在解密后应遵守此协议作者签名：导师签名：年 月 日 年 月 日独创声明本人重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知， 除文中已经注明引用的容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已 经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均 已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名：二00年九月二十日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了

53、解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规 定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保 存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存 设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅 览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部容，允许他人依法合理使用。（论文在解密后遵守此规定）作者签名：,二00年九月二十日致时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多， 而这些成绩的取得是和一直关心、帮助我的人分不开的。首先非常感学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验， 奠定了基础。本次毕业设计大概持

54、续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对 我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比 如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进 步。这期间凝聚了很多人的心、血，在此我表示由衷的感。没有他们的帮助，我将无法 顺利完成这次设计。首先，我要特别感我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写与设计 过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课 题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给 我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师 表示衷

55、心的感。其次，我要感大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求， 感他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在 今后的生活道路上有继续奋斗的力量。另外，我还要感大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一 起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。最后，我要感我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无 私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难 舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识 应用

56、到实际工作中去。回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感老师四年来对我孜孜不 倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下 了值得珍藏的最美好的记忆。在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私 的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对 我的抚养与培育。最后，我要特别感我的导师达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师。是他们在我毕业的 最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的 感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪 浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对 于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感他耐心的辅导。在论文的撰写过程中 老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够与时完成，这里一 并表示真诚的感。